氩等离子清洗提高金丝键合可靠性

微组装金丝键合前使用等离子清洗机,可以提高焊线质量,增加键合强度。

微组装技术具有微型化、高集成、高可靠性的特点,采用微组装技术的微波组件,比一般分离器件电路重量轻10-20倍,体积小4-6倍,性能和无故障时间成倍提升。微组装一般包含清洗、器件芯片烧结、金丝键合、封帽等工艺流程。金丝键合是实现微波多芯片组件电气互连的关键技术,金丝键合直接影响到电路的可靠性和稳定性,对电路的微波特性具有很大的影响。

金丝键合简介

键合是通过施加压力、机械振动、电能或热能等不同能量于接头处,形成连接接头的一种方法,属于压力焊接的一种。在键合接头内金属不熔化,但是在被连接面之间发生原子扩散,即被连接面之间已达到了产生原子结合力的距离。将未封装的半导体裸芯片直接安装在微波多芯片组件(MCM)基板上,是微组装技术的重要进步。而裸芯片中的键合互连便是组装MCM的关键技术。

键合互联使用热压、超声或热超声把铝丝或金丝键合或点焊到裸芯片与基板的相应焊盘位置上。随着应用需求的不断提高,现在铝丝键合的应用越来越少,金丝键合已成为微组装技术中的关键工艺。热超声键合是超声波键合的一种变化,即再外加一个热输入,结合了热压与超声两者的优点,热超声键合适合10~100μm的金丝。

镀金层表面的清洁度对键合质量有较大的影响。等离子清洗具有清洗干净、不损伤芯片、不降低膜层的附着力等特点,同时它具有常规的液相清洗不可比拟的优势。等离子清洗过程中高能电子碰撞反应气体分子,使之离解或电离,利用产生的多种粒子轰击被清洗表面或与被清洗表面发生化学反应,从而有效清除被清洗表面的有机污染物或改善表面状态。因此键合前对镀金层表面进行等离子清洗是十分必要的。

物理等离子体清洗过程中,氩气产生的离子携带能量轰击工件表面,剥离掉表面无机污染物。在集成电路封装过程中,氩离子轰击焊盘的表面,轰击力去除工件表面上的纳米级污染物,产生的气态污染物由真空泵抽走。通过氩等离子清洗可以有效提高金丝键合的可靠性。氩气等离子清洗后,基板容易金丝键合,破坏性拉力测试后键合点留压点,键合力有明显提高。了解更多等离子清洗知识,敬请关注东信高科等离子清洗机。